5.3 无机非金属材料-2020-2021学年高一化学学生自主探究导学案(人教版2019必修第二册)

第五章 化工生产中的重要非金属元素 第三节 无机非金属材料 黑龙江省绥化市第一中学化学组 赵秀梅 【导学】 认真阅读教材2—4页完成下列问题 1、材料是人类赖以生存和发展的物质基础，人类使用的材料除了 ，还有 材料等。从组成上看，许多无机非金属材料含有 等元素，具有 等特点，以及特殊的 等性能。随着工业生产 和社会发展对材料性能要求的提高，一批新型无机非金属材料相继诞生，成为航空、航天、信息和新能源等高技术领域必需的材料。 2、P19 资料卡片——硅酸盐的结构 在硅酸盐中，Si和O构成了硅氧四面体，其结构如图所示。每个Si结 合 个O，Si在中心，O在 的4个顶角；许多这样的 四面体还可以通过顶角的O相互连接，每个O为两个四面体所共有， 与 个Si相结合。硅氧四面体结构的特殊性，决定了硅酸盐材料大多具有 、 难溶于水、化学性质稳定、 等特点。 3、P20 资料卡片 生产中采用不同的 ，可以制得多种具有不同 的玻璃。例如， 用含有 制造的光学玻璃， ， ，可以用来制造眼镜、 照相机和光学仪器的 ;加入硼酸盐制成耐 、耐温度急剧变化的玻璃，可用于 实验室使用的玻璃仪器；加入一些金属氧化物或盐可以得到 ，常用于建筑和装饰。 4、陶瓷在人类的生产和生活中扮演着重要的角色，得到了广泛应用，如用于生产 、 、 、 等。 5、玻璃可用于生产 、 和 ，还可制造 用于 高强度复合材料等。 6、新型陶瓷在 、 、 、 等方面具有很多新的特性和功能。 进一步拓展了陶瓷的应用领域。 7、P23科学 技术 社会——阅读新型陶瓷 【学习新知】 一、硅酸盐材料 传统的无机非金属材料为陶瓷、玻璃、水泥 水 泥 玻 璃 陶 瓷 生产原料 黏土、石灰石、石膏 纯碱、石灰石、石英(过量) 黏土 生产设备 水泥回转窑 玻璃窑 陶瓷窑 生产原理 将原料磨细，混合后在水泥回转窑中煅烧，再加入适量石膏，并研成细粉 高温 SiO2+Na2CO3====Na2SiO3+CO2↑ 高温 SiO2+CaCO3==== CaSiO3 + CO2↑ 烧制前在坯体上涂彩釉 主要成分 硅酸三钙(3CaO·SiO2) 硅酸二钙(2CaO·SiO2) 铝酸三钙(3CaO·A12O3) Na2SiO3、CaSiO3、SiO2 （Na2SiO3·CaSiO3·4SiO2或Na2O·CaO·6SiO2） 重要性质 具有水硬性，跟水掺和搅拌并静置后，很容易凝固变硬 无固定熔点，在一定温度范围内逐渐熔化（玻璃态物质） 具有抗氧性，耐高温，绝缘，易成形 种类 矿渣硅酸盐水泥、沸石岩水泥 有色玻璃：(加入Co2O3后的玻璃呈蓝色，加入Cu2O后的玻璃呈红色．普通玻璃呈淡绿色是因为原料中混有Fe2+)、石英玻璃、光学玻璃、玻璃纤维、钢化玻璃 土器、陶器、 炻器、瓷器 用途 可用于生产建筑材料、光学仪器和各种器皿，还可制造玻璃纤维用于高强度复合材料 生产建筑材料、光学仪器和各种器皿，还可制造玻璃纤维用于高强度复合材料 生产建筑材料、绝缘材料、日用器皿、卫生洁具 二、新型无机非金属材料 （一）硅 1、分布：硅在自然界主要以硅酸盐（如地壳中的大多数矿物）和氧化物（如水晶、玛瑙）的 形式存在。地壳中含量位置位于第二位，仅次于氧。 2、结构：硅14号元素 第三周期第ⅣA族； 3、物理性质：灰黑色、具有金属光泽、硬而脆的固体，熔点和沸点都很高，硬度很大，导电性 介于导体和绝缘体之间，是良好的半导体材料。 4、化学性质： （1）常温下：与强碱NaOH反应：　Si + 2NaOH + H2O == Na2SiO3 + 2H2↑　　　 与氢氟酸（弱酸）反应：　Si + 4HF == SiF4↑+ 2H2↑　　　 （2）高温下：与氧气反应：　　Si + O2 === SiO2　　　高温 与氯气反应：Si + 2Cl